2. Поршневые насосы

Устройство и принцип действия поршневого насоса

Насос прямого действия показан на рис. 138.

Рис. 138. Поршневой насос прямого действия: 1 – поршень, 2 – цилиндр; 3 – клапан; 4 – всасывающий патрубок; 5 – нагнетательный клапан; 6 - нагнетательный патрубок

Принцип действия насоса состоит в следующем.

Когда пор­шень 1 идет вверх, под ним образуется разреженное простран­ство, кото-

рое заполняется перекачиваемой жидкостью, поднима­ющейся в цилиндр 2 через клапан 3 по всасывающему патрубку 4.

При обратном ходе поршня жидкость в цилиндре сдавливается, в результате чего закрывается всасывающий клапан 3 и откры­вается нагнетательный клапан 5. Так, с каж-

дым ходом поршня вниз через нагнетательный патрубок 6 в систему подается определен-

ное количество жидкости.

Рабочие характеристики поршневых насосов

Рабочие характеристики поршневых насосов показаны на рис. 139.

Рис. 139. Рабочие характеристики поршневого насоса: Q ( H ), Р ( Н ) и η ( Н ) при

ω = const

Под рабочими характеристиками понимаются зависимость подачи Q ( м / час ),

мощности Р ( кВт ) и КПД η от напора Н ( м ) при постоянной скорости вращения электро-

двигателя ω.

Основной рабочей характеристикой является характеристика Q(H).

Подача насоса ( м / с ) находится из выражения

Q = , ( 2.16 )

где S – площадь поверхности поршня, м ;

l – путь, проходимый поршнем в одном направлении, м;

n – число двойных ходов поршня;

η - объемный КПД насоса, учитывающий утечку жидкости через неплотности в

цилиндре и клапанах ( для небольших насосов η = 0,85…0,9, для больших η = 0,9…0,99 ).

Из приведенного выражения следует, что для поршневых насосов не cyществует органической зависимости между подачей Q и напором Н, поэтому характеристика QH при постоянстве скорости представляет прямую, параллельную оси абсцисс.

Мощность электродвигателя ( кВт )поршневого насоса

Р = , ( 2.17 )

где γ – плотность жидкости( для холодной воды γ = 9810 Н / м³ );

Q - теоретическая подача насоса, м / с;

Н – напор, М;

g = 9,8 м / с - ускорение свободного падения;

η - полный КПД насоса ( находится в пределах 0,5…0,95 ).

Характеристика Р (Н) ( рис. 139 ) незначительно отклоняется от прямой из-за неко-

торого уменьшения подачи Q с увеличением напора.

Особенности пуска

Пуск поршневых насосов при закрытом клапане на нагнетательном трубопро

воде категорически запрещается.

Перекрытие нагнетательной магистрали приводит к значительному росту напора, вызывает гидравлические удары, ко­торые могут привести к аварии, например, к разрыву трубопровода из-за недопустимого повышения давления в нем.

Для защиты насосов от подобных ре­жимов работы они снабжаются предохрани-

тельными (перепускными или байпасными ) клапанами, предназначенными для перепуска

жидкости из напорной ма­гистрали во всасывающую, когда давление в магистрали достиг-

нет не­допустимого.

Поэтому при пуске поршневых насосов должны быть открыты оба клапана – на вса

сывающем и нагнетательном трубопроводах.

Регулирование подачи

Регулирование подачи дросселированием ( перекрытием клапанов ) недопустимо,

т.к. перекрытие нагнетательной магистрали вызывает увеличение напора и приводит к гидравлическим ударам.

Регулируют подачу поршневых насосов изменением скорости электродвигателя,

если такое изменение предусмотрено схемой управления электродвигателя.

Эксплуатационные свойства поршневых насосов

К достоинствам поршневых насосов относятся:

1. простота конструкции;

2. высокий напор;

3. относительно высокий КПД ( η = 0.5 - 0.8, причем нижний предел относится к

малым, а верхний - к большим насосам);

4. способность к самовсасыванию ( к «сухому» пуску );

5. постоянная готовность к работе;

6. неза­висимость напора от угловой скорости;

К недостаткам поршневых насосов относятся:

1. неудобство сочленения с электродвигателем, поскольку они работают при воз-

вратно-поступательном движении поршня;

2. быстрый износ трущихся частей, особенно при работе с загрязненной жидко

стью;

3. опасность возникновения недопустимых давлений при перекры­тии вентилей.

Область применения

На судах поршневые насосы применяют в качестве осушительных, для удаления воды с деки машинного отделения и трюмов.